Короткі теоретичні відомості

Антикорозійний захист металів, комплекс засобів захисту металів і сплавів, металевих виробів і споруд від корозії (див. Корозія металів). А. з. слід передбачати на всіх стадіях виробництва і експлуатації металевих виробів — від проектування об'єкту і виплавки металу до транспортування, зберігання готових виробів, монтажу металевих споруд і їх експлуатації. Втрати від корозії складають близько 12% річної виплавки металу. Корозія металів приводить не лише до безповоротних їх втрат, але і до передчасного виходу з буд дорогих і відповідальних виробів і споруд, до порушення технологічних процесів і простоїв устаткування. У ряді випадків корозія викликає аварії.

Необхідність захисту металів від корозії виникла разом з появою перших металевих виробів з міді і залоза. Для захисту міді ще в древні часи застосовувалося гаряче лудіння, рослинні олії, корозійностійкі сплави (олов'яна бронза, латунь), для захисту залізних і сталевих виробів — полірування, вороніння, лудіння. На початку 19 ст був відкритий електрохімічний метод А. з. за допомогою протекторів. В середині 19 ст була встановлена принципова можливість здобуття металевих покриттів електролітичним способом. Найінтенсивніше А. з. розвивається в 20 ст в зв'язку з винаходом неіржавіючих сталей, нових корозійностійких сплавів, полімерних покриттів і ін. Система А. з. визначається умовами експлуатації і механізмом корозії металів (електрохімічним або хімічним). По механізму дії всі методи А. з. можна розділити на 2 основних групи: електрохімічні, такі, що роблять вплив на потенціал металу або його критичного значення; механічні, ізолюючі метал від дії довкілля створенням захисної плівки і покриттів.

До основних методів А. з. відносяться: легування металів, термообробка, інгібірування метал довкілля, деаерація середовища, водопідготовка, захисні покриття, створення мікроклімату і захисної атмосфери. Легуванням при електрохімічній корозії досягається переведення металу з активного стану в пасивний, при цьому утворюється пасивна плівка з високими захисними властивостями. Наприклад, легування заліза хромом дозволило перевести залізо в стійкий пасивний стан і створити цілий клас сплавів, званих неіржавіючими сталямі. Додаткове легування неіржавіючих сталей молібденом усуває їх схильність до точкової корозії в морських умовах. Легування титану невеликою кількістю паладію різко підвищує корозійну стійкість в агресивних слабо окислювальних середовищах. Легуванням здійснюється також захист сталей і сплавів від структурної корозії.

Термічна обробка металів усуває структурну неоднорідність, що викликає виборчу корозію, і знімає внутрішню напругу в сплавах, виключаючи тим самим їх схильність до межкрісталлітной і точкової корозії, а також до корозії під напругою (наприклад, аустенітних неіржавіючих сталей, титану, що не містять, і ніобію, алюмінієвих сплавів, мартенситних низьколегованих і неіржавіючих сталей і ін.).

Інгібірування середовища. Для боротьби з корозією металів широко поширені інгібітори корозії, які в невеликих кількостях вводяться в агресивне середовище і створюють на поверхні металу адсорбційну плівку, гальмівну електродні процеси і що змінює електрохімічні параметри металів.

Деаерація і водопідготовка. Наявність кисню і агресивних аніонів, особливо хлору-іонів, у воді різко скорочує термін роботи енергетичних установок унаслідок корозії, яка у ряді випадків викликає корозійне розтріскування. За рахунок деаерації і водопідготовки змінюються стаціонарний потенціал і значення критичних потенціалів і критичних струмів металу.

Широко застосовують для А. з. захисні покриття. Вони діляться на металевих (чисті метали і їх сплави) і неметалічні. Залежно від потенціалу металу покриття можуть бути анодними і катодними по відношенню до захисного металу. Унаслідок зсуву потенціалу анодні покриття зменшують або повністю усувають корозію основного металу в порах покриття, тобто надають електрохімічний захист, тоді як катодні покриття можуть підсилювати корозію основного металу в порах, проте ними часто користуються, оскільки вони підвищують фізіко-механічні властивості металу, наприклад зносостійкість, твердість. Але при цьому потрібна значно велика товщина покриттів, а у ряді випадків додатковий захист. Металеві покриття розділяються також за способом їх здобуття. Широко поширені, особливо в машинобудуванні, гальванічні покриття, хімічні методи осадження металів шляхом їх відновлення з водних розчинів солей (див. Нікелювання), гарячий спосіб нанесення покриттів з розплавів цинку, олова і алюмінію. Останній здійснюється головним чином в металургії на автоматичних лініях високої продуктивності для гарячого цинкування, лудіння, алюмініювання. Близько до цього методу захисту — термодифузійне поверхневе легування сталей хромом, алюмінієм, кремнієм, цинком з метою підвищення жаро- і корозійної стійкості в агресивних середовищах (див. Дифузійна металізація, Алітування, Силіціювання). До термодифузійних процесів відносять також азотування. Отримує вживання осадження гальванічних покриттів з розплавлених солей, при цьому поєднується катодне осадження металів з термодифузійними процесами, що дозволяє отримати покриття з високими захисними і адгезійними властивостями. Широко поширене плакированіє — термомеханічний метод нанесення тонких шарів корозійностійкого металу. Вельми зручні для великогабаритних виробів і споруджень покриття металізації (див. металізація). Для нанесення тугоплавких металів застосовують плазмове напилення, а також осадження з газової фази. Використовується вакуумна металізація виробів шляхом конденсації пари металу у вакуумі на металеву поверхню, що захищається. Таким методом можуть осідати різної товщини шари алюмінію, кадмію і інших металів.

Для А. з. застосовуються також неорганічні покриття, що складаються з окисних, фосфатних, хроматних, фторідних і інших складних неорганічних з'єднань. Неорганічні покриття наносяться хімічним і електролітичним методами (див. Оксидування, Фосфатування, Пасивування, Анодування). Вони використовуються також для підвищення захисних властивостей гальванічних покриттів. До неорганічних покриттів, що отримуються гарячим способом, відноситься емалювання, широко поширене в побутовій техніці і для захисту металів від газової корозії при високих температурах. Неметалічні і комбіновані оксидно-металеві покриття наносяться методом електрофорезу (див. Електрофоретичні покриття). При жорстких допусках і посадках і неможливості нанесення покриттів, а також для додаткового захисту користуються захисними мастилами, проте вони ефективні лише при періодичному відновленні.

Для запобігання корозії морських судів, підземних і гідротехнічних споруд, а також хімічної апаратури, що працює з агресивними електропровідними середовищами, застосовують електрохімічні методи захисту. Шляхом катодної або анодної поляризації від стороннього джерела струму або приєднанням до конструкції, що захищається, протекторів потенціал металу зміщується до значень, при яких сильно сповільнюється або повністю припиняється його корозія.

Для А. з. широко використовують різні неметалічні покриття — лакофарбні, пластмасові, каучукові. Лакофарбні покриття економічні, володіють високими захисними властивостями, їх можна відновлювати в процесі експлуатації. Все більше поширюються пластмасові покриття з поліетилену, поліізобутилену, фторопласту, найлона, полівінілхлориду і ін., що володіють високою водо-, кислото- і щелочестойкостью. Багато пластмас використовують як футерувальний матеріал для хімічних апаратів і гальванічних ванн (вініпласт, фаоліт і ін.). Для захисту деталей радіоапаратури служать заливальні полімерні компаунди. Ефективно захищають від дії кислот і ін. реагентів покриття на основі каучуку (гумування).

Підземні споруди, наприклад трубопроводи, захищають від корозії бітумами і асфальтами, а також полімерними стрічками і емалями; від блукаючих струмів — за допомогою дренажу, який відводить їх від конструкції.

При тривалому зберіганні і транспортуванні металеві вироби і запасні частини піддають консервації. При гарячіше і термічній обробці металів, що легко окислюються, з метою захисту від газової корозії використовуються захисні атмосфери (наприклад, зварка металів в аргоні, азоті і ін.).

В захисті конструкцій від корозії велику роль грає раціональне конструювання. З його допомогою усувають вразливі для корозії місця конструкцій (щілини, зазори, застійні місця), виключають несприятливі контакти різнорідних металів, що підсилюють корозію, або виробляють їх ізоляцію, усувають ударну дію середовища на конструкцію і ін.